4-第四章-地表水环境影响评价课件

第四章地表水环境影响评价SurfaceWaterofEnvironmentImpactAssessment1精选2021版课件本章内容地表水体的污染和自净河流和河口水质模型湖泊（水库）水质数学模型水质模型的标定开发行动对地表水影响的识别地表水环境影响预测和评价地表水环境影响的评价2精选2021版课件第一节地表水体的污染和自净地表水资源（自学）水体污染水体自净水体的耗氧与复氧过程水温变化过程（自学）3精选2021版课件一.地表水资源4精选2021版课件二.水体污染

点污染源点污染源排放的废水量和污染物可以从管道或沟渠中直接量测流量和采样分析组分浓度确定，在经费和其他条件有限制时，常采用排污指标(例如排放系数)推算的方法。5精选2021版课件工业废水量计算式，式中：

m——单位产品废水量，L/t；

M——该产品的日产量，t；

Ki——总变化系数，根据工艺或经验决定；

t——工厂每日工作时数，h。居住区生活污水量计算式，式中：

QS——居住区生活污水量，L/s；

q——每人每日的排水定额，

L/(人·d)；

N——设计人口数，人；

Ks——总变化系数(1.5～1.7)。6精选2021版课件2.非点污染源非点污染源：非点污染源又称面源，是指分散或均匀地通过岸线进入水体的废水和自然降水通过沟渠进入水体的废水。

主要包括城镇排水、农田排水和农村生活废水、矿山废水、分散的小型禽畜饲养场废水，以及大气污染物通过重力沉降和降水过程进入水体等所造成的污染废水。非点源污染情况复杂，其污染影响较难定量，污染日益突出。7精选2021版课件(1)城市非点污染源负荷估计：

来源：雨水下水道及合流制下水道的溢流。污染物自街道经排水系统进入受纳水体。这里仅考虑被暴雨冲刷到接受水体的负荷。基本程序：首先估计暴雨事件中暴雨径流的大小（径流深度和径流面积的乘积），从而确定暴雨冲刷率，进而估计径流冲刷到受纳水体的沉积物负荷，然后根据沉积物中污染物浓度计算污染物负荷，或者根据固体废物与污染物的统计相关关系计算污染物负荷。8精选2021版课件①暴雨径流深度的估计：

R＝CR·P－Ds

式中：

R——总暴雨径流深度，cm；

CR——总径流系数；

P——降雨量，cm；

Ds——洼地存水，cm。

总径流系数的估算方法：粗略估算式：式中：I——不透水区百分数；

φ——按照不同坡度计算的不透水区(指屋面、沥青和水泥路面或广场、庭院等)的径流系数。9精选2021版课件准确计算式：式中：Fi——各种类型地区所占的面积；

φi——对应的径流系数。洼地存水Ds的粗略估计：

②径流中冲刷到接受水体的颗粒物负荷：在总暴雨径流估算出来后，可估算暴雨冲刷率。一般认为1h内总径流为1.27cm时，可冲走90％的街道表面颗粒物（沉积物）。10精选2021版课件暴雨径流中冲刷的固体负荷：式中：

Ysw——暴雨冲刷到受纳水体的颗粒物负荷；

te——等效的累积天数，d；

Ysu——街道表面颗粒物日负荷量，kg／d;

PC——冲刷率，%。

式中：

tr——从最后一次暴雨事件算起的天数，d；

ts——从最后一次清扫街道算起的天数，d；

εs——街道清扫频率。11精选2021版课件式中：Lsu—颗粒物日负荷率，kg／(km．d)；Lst—街道边沟长，约等于2倍的街道长，km。

街道表面颗粒物日负荷取决于多种因素，如交通强度、区域地表覆盖物的形式、径流量和降雨强度、灰尘沉降量、前期干旱时间、城市街道清扫频率和清扫质量等。12精选2021版课件③径流中冲刷到受纳水体的有机污染负荷：用颗粒固体负荷乘上浓度因子计算有机物负荷：式中：You—有机污染物的日负荷量，kg／d；

α—单位转换因子，10-6；

Ysu—总颗粒物固体日负荷量，kg／d；

Cou—有机污染物在颗粒物中的浓度，μg／g。

城市降雨径流问题是个十分复杂的问题，与多种因素相关，如降水过程、大气污染、土地使用、人类污染特征、自然特点等。由于变化性大、随机性强、偶然因素多，尚未掌握其规律性。13精选2021版课件(2)农田径流污染负荷估算：第一种方法：避开污染物在农田表面实际迁移过程的变化，仅通过采集和分析各个集水区的径流水样计算进入某一水环境中某种污染物总量，其公式如下：式中：

M——某种污染物输出总量，kg；ρi——第i小时的该种污染物浓度，kg／m3；

Qi——第i小时的径流量，m3；

n——观测的总时数，h；

j——第j个农田集水区；

m——集水区总数。14精选2021版课件3.水体污染物耗氧有机污染物：如糖类、蛋白质营养物：如N、P化合物有机毒物：如多氯联苯，有机农药重金属：如Hg、Cd非金属无机毒物：如氰化物、氟化物病原微生物：如致病菌、病毒酸碱污染：如酸性或碱性废水石油类热污染15精选2021版课件三.水体自净定义：水体在其环境容量范围内，经过自身的物理、化学和生物作用，使受纳的污染物浓度不断降低，逐渐恢复原来的水质，这种过程叫水体自净。包括污染物的迁移、转化和衰减变化。1.迁移和转化推流迁移：水流平移运动分散稀释：分子扩散、湍流和弥散转化和运移：吸附或解吸、沉淀和再悬浮16精选2021版课件2.衰减变化BODNBODaBOD2BODnBOD1BODc第二阶段BOD第一阶段BODt/dBOD/mg·L-1图4-2受污染水样的生化需氧量(BOD)曲线17精选2021版课件(1)有机污染物的好氧生化降解有机物的生化降解呈一级反应：18精选2021版课件(2)硝化作用

由氨氮氧化为硝酸盐的过程，也呈一级反应：19精选2021版课件BODN值的估算20精选2021版课件(3)温度影响：对耗氧系数K有影响

一般以20℃的K为基准，计算温度T时的值：21精选2021版课件(4)脱氮作用

当水中溶解氧被消耗殆尽时，水中硝酸盐将被反硝化细菌还原为亚硝酸盐再转化为氮气排出。(5)硫化物的反应

当水中缺少溶解氧和硝酸根离子时，硫酸盐和含硫蛋白质将被细菌还原为硫化氢。

水中细菌、重金属和有机毒物的衰减作用多数也呈一级反应。22精选2021版课件四.水体的耗氧与复氧过程耗氧过程(1)碳化耗氧：(2)硝化耗氧：(3)水生植物呼吸耗氧：(4)水体底泥耗氧：23精选2021版课件2.复氧过程(1)大气复氧：氧亏量1atm，淡水24精选2021版课件河口计算溶解氧的Hyer(1971)经验公式25精选2021版课件(1)光合作用复氧：26精选2021版课件第二节河流和河口水质模型河流中污染物的混合和衰减模型BOD-DO耦合模型污染物在河口中的混合和衰减模型河口和河网水质模型27精选2021版课件一.

河流中污染物的混合和衰减模型1.污染物在河流中的混合废水排入水体后，最先发生的过程是混合稀释。对大多数难降解污染物混合稀释是它们迁移的主要方式之一。对易降解污染物混合稀释也是它们迁移的重要方式之一。水体的混合稀释、扩散能力，与其水体的水文特征密切相关。当废水进入河流后，便不断地与河水发生混合交换作用，使难降解污染物浓度沿流程逐渐降低，这一过程称为混合稀释过程。28精选2021版课件

污水排入河流的入河口称为污水注入点。污水注入点以下的河段，污染物在断面上的浓度分布是不均匀的，靠入河口一侧的岸边浓度高，远离排放口对岸的浓度低。随着河水的流逝，污染物在整个断面上的分布逐渐均匀。污染物浓度在整个断面上变为均匀一致的断面，称为水质完全混合断面。最早出现水质完全混合断面的位置称为完全混合点。污水注入点的上游称为初始段，或背景河段；污水注入点到完全混合点之间的河段称为非均匀混合段；完全混合点的下游河段称为均匀混合段。29精选2021版课件预测河段示意图AauxCx1上游河段x2混合过程段完全混合段污水BaCH30精选2021版课件

设河水流量为Q，水质完全混合断面以前，任一非均匀混合断面上参与和废水混合的河水流量为Qi。把参与和废水混合的河水流量Qi与该断面河水流量Q的比值定义为混合系数，以α表示：

把参与和废水混合的河水流量Qi与废水流量q的比值定义为稀释比，以n表示：31精选2021版课件非均匀混合断面上的污染物平均浓度计算公式：式中：

Q—河流的流量，m3／s；

ρ1—排污口上游河流中污染物浓度，mg／L；

q—排人河流的废水流量，m3／s；

ρ2—废水中的污染物浓度，mg／L。在水质完全混合断面以下的任一断面的α、n和ρi均为常数。32精选2021版课件

当废水在岸边排入河流时，废水靠岸边向下游流去，经过相当长的距离才能达到完全混合。在非均匀混合段的废水排入一侧的岸边形成一个污染带。当完全混合距离Ln无实测数据时，可参考下表确定。表中列举出了许多河流在岸边集中排入废水时，污水与河水达到完全混合所需的时间。从下表中查取所需时间与河水实际流速的乘积为完全混合距离。33精选2021版课件34精选2021版课件2.污染物质在河流中的扩散

污染物质在河流中的迁移总起来可分为两类，即推流和扩散。推流也称平流、随流输移。推流是指污染物质随水质点的流动一起移到新的位置。扩散可分为分子扩散、湍流扩散、剪切流离散（弥散）和对流扩散。35精选2021版课件

(1)分子扩散

分子扩散是指物质分子的随机运动（即布朗运动）而引起的物质迁移或分散现象。当水体中污染物质浓度分布不均匀时，污染物质将会从浓度高的地方向浓度低的地方移动。分子扩散过程服从费克第一定律。即以扩散方式通过单位截面积的质量流量与扩散物质的浓度梯度成正比。分子扩散系数一般很小。分子扩散引起的物质迁移与其它因素引起物质迁移相比，分子扩散在水环境影响评价中往往被忽略。36精选2021版课件

(2)湍流扩散

当河流做湍流运动时，随机的湍流作用引起污染物的扩散，称为湍流扩散。湍流扩散所引起的污染物质量通量与浓度梯度成正比。湍流扩散系数比分子扩散系数大7～8个数量级。因此，在河流中污染物的迁移是以湍流为主的。37精选2021版课件

(3)剪切流离散当垂直于流动方向的横断面上流速分布不均匀或者说有流速梯度存在的流动称为剪切流。剪切流离散又称弥散，它是由于横断面上各点的实际流速不等而引起的。剪切流离散同样可以类比分子扩散，其引起的质量通量可用下式表示：

式中：Dx——剪切流离散系数，或称弥漫系数，m2／s。38精选2021版课件

(4)对流扩散

对流扩散指由于温度差或密度分层不稳定性面引起的铅直方向对流运动所伴随的污染物迁移。

在自然界的水体中，各种形式扩散常常交织在一起发生，除上述污染物几种主要迁移方式以外，还存在着冲刷、淤积和悬浮等多种形式。除分子扩散外，所有各种迁移方式都和水体流动特性有密切联系，因此，要研究物质的扩散输移规律应和研究水体的流动特性紧紧联系在一起。39精选2021版课件

(5)移流扩散方程从流动的水体中，取一微分六面体。按照物质守恒原理，从微分六面体流进与流出的污染物质量之差应当等于同时段内微分六面体内质量的增量，从而导出三维的移流扩散方程为：40精选2021版课件对于二维问题，移流扩散方程为：41精选2021版课件对于一维问题，移流扩散方程为：

基本模型的求解因环境问题的复杂，往往求解起来很困难，通常是利用有限差分法和有限元法求其数值解。42精选2021版课件3.河流中污染物的混合和衰减模型

应用水质模型预测河流水质时，常假设该河段内无支流，在预测时期内河段的水力条件是稳态的和只在河流的起点有恒定浓度和流量的废水（或污染物）排入。如果在河段内有支流汇入，而且沿河有多个污染源，这时应将河流划分为多个河段采用多河段模型。43精选2021版课件(1)河流水质模型的定义及分类定义：河流水质模型是描述水体中污染物随时间和空间迁移转化规律的数学方程。分类：按时间特性分：分为动态模型和静态模型。描写水体中水质组分的浓度随时间变化的水质模型称为动态模型。描述水体中水质组分的浓度不随时间变化的水质模型称为静态模型。44精选2021版课件按水质模型的空间维数分：分为零维、一维、二维、三维水质模型。

当把所考察的水体看成是一个完全混合反应器时，即水体中水质组分的浓度是均匀分布的，描述这种情况的水质模型称为零维的水质模型。描述水质组分的迁移变化在一个方向上是重要的，另外两个方向上是均匀分布的，这种水质模型称为一维水质模型。描述水质组分的迁移变化在两个方向上是重要的，在另外的一个方向上是均匀分布的，这种水质模型称为两维水质模型。描述水质组分迁移变化在三个方向进行的水质模型称为三维水质模型。45精选2021版课件按描述水质组分的多少分：分为单一组分和多组分的水质模型。水体中某一组分的迁移转化与其它组分没有关系，描述这种组分迁移转化的水质模型称为单一组分的水质模型。水体中一组分的迁移转化与另一组分（或几个组分）的迁移转化是相互联系、相互影响的，描述这种情况的水质模型称为多组分的水质模型。46精选2021版课件按水体的类型可分为：河流水质模型、河口水质模型（受潮汐影响）、湖泊水质模型、水库水质模型和海湾水质模型等。河流、河口水质模型比较成熟，湖、海湾水质模型比较复杂，可靠性小。按水质组分可分为：耗氧有机物模型（BOD—DO模型），无机盐、悬浮物、放射性物质等单一组分的水质模型，难降解有机物水质模型，重金属迁移转化水质模型。47精选2021版课件水质模型的选择：选择水质模型必须对所研究的水质组分的迁移转化规律有清楚地了解。因为水质组分的迁移(扩散和平流)取决于水体的水文特性和水动力学特性。在流动的河流中，平流迁移往往占主导地位，对某些组分可以忽略扩散项；在受潮汐影响的河口中，扩散是主导的迁移现象，扩散项必须考虑而不能忽略。对这两者选择的模型就不应一样。对河床规整，断面不变，污染物排人量不变的水体，可选用静态模型。为了减少模型的复杂性和减少所需的资料，对河流系统的水质模型往往选用静态的。选择的水质模型必须反映所研究的水质组分，应用条件和现实条件接近。48精选2021版课件(2)污染物在均匀流场中的扩散水质模型进入环境的污染物可以分为两大类：守恒污染物（惰性污染物）和非守恒污染物。守恒污染物：污染物进入环境以后，随着介质的运动不断地变换所处的空间位置，还由于分散作用不断向周围扩散而降低其初始浓度，但它不会因此而改变总量，不发生衰减。这种污染物称为守恒污染物。如重金属、很多高分子有机化合物等。非守恒污染物：污染物进入环境以后，除了随着环境介质流动而改变位置，并不断扩散而降低浓度外，还因自身的衰减而加速浓度的下降。这种污染物称为非守恒污染物。49精选2021版课件非守恒物质的衰减有两种方式：一种是由其自身的运动变化规律决定的；如放射性物质的蜕变；另一种是在环境因素的作用下，由于化学的或生物化学的反应而不断衰减的，如可生化降解的有机物在水体中微生物作用下的氧化分解过程。①守恒污染物在均匀流场中的扩散方程对于守恒污染物在运动过程中不发生衰减。在均匀流场中，流速应为常数，扩散参数也应为常数。因此，移流扩散方程式有下列形式：50精选2021版课件二维空间扩散方程式为：一维空间扩散方程式为：②扩散方程的解对于瞬时点源，守恒污染物在均匀无限大流场中，污染物浓度呈高斯分布。若设坐标原点在污染物排放点，则有：二维扩散方程的解：51精选2021版课件一维扩散方程的解为：对于守恒污染物，实际应用中，在不需要考虑其横向均匀混合时间的情况下，通常假设其可以瞬间混合完毕，而采用完全混合公式来计算河流断面的污染物浓度。

对非守恒污染物，在河流的流量和其他水文条件不变的稳态条件下，可以采用一维模型进行污染物浓度预测。52精选2021版课件

对于非持久性或可降解污染物，若给定x＝0，ρ＝ρ0，上式解为：

对于一般条件下的河流，推流形成的污染物迁移作用要比弥散作用大得多，在稳态条件下，弥散作用可以忽略，则有：式中：

ux——河流的平均流速，m／d或m／s；

Ex——废水与河水的纵向混合系数，m2／d或m2／s；

K1——污染物的衰减系数，1／d或1／s；

x——河水(从排放口)向下游流经的距离，m。53精选2021版课件[例1]一个改扩建工程拟向河流排放废水，废水量q＝0.15m3／s，苯酚浓度为30μg／L，河流流量Q＝5.5m3／s，流速u＝0.3m／s，苯酚背景浓度为0.5μg／L，苯酚的降解（衰减）系数K＝0.2d-1，纵向弥散系数Ex＝10m2／s。求排放点下游10km处的苯酚浓度。[解]计算起始点处完全混合后的初始浓度：(1)考虑纵向弥散条件下的下游10km处的浓度：54精选2021版课件（2）忽略纵向弥散时的下游10km处的浓度：

由此看出，在稳态条件下，忽略纵向弥散系数与考虑纵向弥散系数的差异可以忽略。对水面宽阔的河流受纳污(废)水后的混合过程和污染物的衰减可用二维模型预测；对于水面又宽又深和流态复杂的河流水质预测宜采用三维模型。55精选2021版课件

(3)污染物与河水完全混合所需距离污染物从排污口排出后要与河水完全混合需一定的纵向距离，这段距离称为混合过程段。当某一断面上任意点的浓度与断面平均浓度之比介于0.95至1.05之间时，称该断面已达到横向混合，由排放点至完成横向断面混合的距离称为完成横向混合所需的距离。

当采用河中心排放时所需的完成横向混合的距离为：在岸边上排时：56精选2021版课件二、BOD—DO耦合模型

河水中溶解氧浓度(DO)是决定水质洁净程度的重要参数之一，而排入河流的BOD在衰减过程中将不断消耗DO，与此同时空气中的氧气又不断溶解到河水中。描述一维河流中BOD和DO消长变化规律的模型(S—P模型)。建立S—P模型的基本假设如下：①河流中的BOD的衰减和溶解氧的复氧都是一级反应；②反应速度是定常的；③河流中的耗氧是由BOD衰减引起的，而河流中的溶解氧来源则是大气复氧。57精选2021版课件S—P方程：临界氧亏发生的时间：该方程是应用最广的河流水质中BOD—DO预测模型。58精选2021版课件S－P模型的修正模型：S－P模型的假设是不完全符合实际的。为了计算河流水质的某些特殊问题，人们在S－P模型的基础上附加了一些新的假设，推导出了一些新的模型。托马斯(Thomas)模型对一维静态河流，在S－P模型的基础上，为了考虑沉淀、絮凝、冲刷和再悬浮过程对BOD去除的影响，引入了BOD沉浮系数k3，BOD变化速度为k3L。由以下的基本方程组(忽略扩散项)：59精选2021版课件解得：方程组：60精选2021版课件例题61精选2021版课件62精选2021版课件63精选2021版课件三、污染物在河口中的混合和衰减模型

入海河口受海洋潮汐和上游河流来水双重作用。海潮上溯与上游下泄的水流相汇形成强烈的混合作用。一般污染比较严重的河口都是工业集中的城市或水陆交通枢纽。在无组织排放的条件下，河口将受纳许多排放口废水。在通航的河口，其宽度一般都较大，也比较深，污染物要完成横向混合仍需要经过较长的距离。当只需了解污染物在一个潮汐周期内的平均浓度时，可以采用本节中介绍的河流相应情况的模型，其混合系数Ey可以采用式(4—67)的泰勒公式。64精选2021版课件

如果要求污染物与河口水混合过程中浓度随时间变化情况，则应采用二维动态混合数值模型预测：首先通过实测得到断面上各测点流速与断面平均流速的相关关系，同时用一维非恒定流方程数值模型计算出沿程各断面平均流速，这样就可得到河口的流场分布。二维动态混合物数值模型的微分方程见式：65精选2021版课件四、河口和河网水质模型

河口是入海河流受潮汐作用影响明显的河段。潮汐对河口水质的双重影响：①上游下泄的水流相汇，形成强烈的混合作用，使污染物的分布趋于均匀；②由于潮流的顶托作用，延长了污染物在河口的停留时间，有机物的降解会进一步消耗水中的溶解氧，使水质下降。③此外，潮汐也使河口的含盐量增加。66精选2021版课件

河口模型比河流模型复杂，求解也比较困难。对河口水质有重大影响的评价项目，需要预测污染物浓度随时间的变化。这时应采用水力学中的非恒定流的数值模型，以差分法计算流场，再采用动态水质模型，预测河口任意时刻的水质。当排放口的废水能在断面上与河水迅速充分混合，则也可用一维非恒定流数值模型计算流场，再用一维动态水质模型预测任意时刻的水质。对河口水质有重大影响，但只需预测污染物在一个潮汐周期内的平均浓度，这时可以用一维潮周平均模型预测。一维（潮周平均）河口水质模型如下：67精选2021版课件式中：r—污染物的衰减速率，g/(m3.d)；

s—系统外输入污染物的速率，g/(m3.d)；

ux—不考虑潮汐作用，由上游来水(净泄量)产生的流速，m/s。假定s＝0和r＝－K1ρ，对排放点上游（x＜0）对排放点下游（x＞0）68精选2021版课件

第三节湖泊(水库)水质数学模型

湖泊（水库）水流状态分为前进和振动两类。前者指湖流和混合作用，后者指波动和波漾。

(1)湖流：指湖水在水力坡度、密度梯度和风力等作用下产生沿一定方向的缓慢流动。湖流经常呈水平环状运动（多出现在湖水较浅的场合）和垂直环状运动(湖水较深时)。

(2)混合：指在风力和水力坡度作用下产生的湍流混合和由湖水密度差引起的对流混合作用。

(3)波动：主要由风引起的，又称风浪。

(4)波漾：是在复杂的外力作用下，湖中水位有节奏的升降变化。69精选2021版课件湖泊(水库)的水质特征：①水的停留时间较长（可达数月至数年），属于缓流水域，其中的化学和生物学过程保持一个比较稳定的状态。②进入湖泊和水库中的营养物质在其中容易不断积累，致使水质发生富营养化。③在水深较大的湖、库中，水温和水质是竖向分层的。

湖泊水质模型分为描述湖、库营养状况的箱式模型、分层箱式模型和描述温度与水质竖向分布的分层模型。70精选2021版课件一、完全混合模型

完全混合模型属箱式模型，也称沃兰伟德(Vollenwelder)模型。对于停留时间很长、水质基本处于稳定状态的中小型湖泊和水库，可以简化为一个均匀混合的水体。沃兰伟德假定，湖泊中某种营养物的浓度随时间的变化率，是输入、输出和在湖泊内沉积的该种营养物量的函数，可以用质量平衡方程表示：

1．污染物(营养物)混合和降解模型71精选2021版课件式中：

V—湖、库的容积，m3；

—污染物或水质参数的浓度，mg／L；

—污染物或水质参数的平均排入量，mg／s；

t—时间，s；

Q—出入湖、库流量，m3／s；K1--污染物或水质参数浓度衰减速率系数1／s。积分上式得：式中：

W0—现有污染物排入量，mg／s；72精选2021版课件

—拟建项目废水中污染物浓度，mg／L；

q—废水排放量，m3／s。而式中：

—湖、库中污染物起始浓度，mg／L。则：对于持久性污染物K1＝0，则：当时间足够长，湖、库中污染物(营养物)浓度达到平衡时，。则平衡时浓度为：

73精选2021版课件2．求湖、库中污染物达到一指定ρt所需时间tβ。设ρt/ρp=β，则：3．无污染物输入(W＝0)时浓度随时间变化为

这时，可以求出污染物(营养物)浓度达到初始浓度之比为δ即ρt／ρ0＝δ时，所需时间：

74精选2021版课件4．溶解氧模型式中：K2——大气复氧系数，1/d或1/s；ρDO0——溶解氧起始浓度，mg/L；R——湖库的生物和非生物因素耗氧总量，mg/(m3.d)或mg/(m3·s)；

R=rA＋BA——养鱼密度，kg/m3；

r——鱼类耗氧速率，mg/(kg.d)或mg/(kg·s)；ρDOs——饱和溶解氧浓度，mg/L；B——其他因素耗氧量，mg/(m3.d)或mg/(m3·s)。75精选2021版课件第四节水质模型的标定上述地表水体水质模型标定的目的是确定模型中各个系数，包括K1、K2、Ex、Ey等的值，这是决定预测结果准确性的关键之一，其估值可以单个进行，也可用同时估值法；单个估值可以实测、应用经验式计算或借用类似水体的经验数据。76精选2021版课件一、混合系数估值1.经验公式（计算公式参见P82：4-64至4-68）2.示踪试验

原理：是向水体中投放示踪物质，追踪测定其浓度变化，据此计算所需的各个环境水力学参数的方法。

示踪剂：无机盐类（如NaCl）和放射性同位素等

示踪剂要求：不沉降、不降解、不产生化学反应；测定简单准确；经济；对环境无害3.经验数据（查相关文献）77精选2021版课件二、耗氧系数K1的估值1.实验室测定值修正法

原理：描绘出要研究河段水样的BOD变化曲线，对其进行数学处理和拟合。公式：参见P83：4-69和4-70。应用：由此计算的K1值可直接用于湖泊和水库，对于河流或河口则需要修正，公式参见4-71。2.两点法：测定河流上、下游两断面的BOD值和两个断面间的流行时间，按公式4-72计算。78精选2021版课件例题：求K1值有一条河段长4km，河段起点BOD5的浓度为38mg/L，河段末端BOD5的浓度为16mg/L，河段平均流速为1.5km/d，求该河段的耗氧系数K1为多少？79精选2021版课件80精选2021版课件三、复氧系数K2的估值实测法费时、费工，故常用经验公式法，公式见P84：4-73至4-78。81精选2021版课件第五节开发行动对地表水影响的识别各种类型的人类开发行动如建设项目、区域和流域开发等都会对地表水环境的水量、水质、水生生物或底部沉积物产生影响。建设项目和区域或流域开发行动在其建设期、运行期和服务期满都会有不同性质和程度的影响。82精选2021版课件一、工业建设项目1．建设期影响工业建设项目在建设期(施工阶段)的共同影响：(1)施工队伍大批进入现场，排放的生活污水和垃圾的污染。(2)施工机械运作、清洗、漏油等排放的含油和悬浮物废水。(3)基坑开挖和降低地下水位等操作排放含泥砂废水。83精选2021版课件(4)施工场地清理和开辟施工机械通行道路常大片破坏地面植被，造成裸土。在降雨(特别是暴雨)时，造成土壤侵蚀，使地表水中泥砂含量陡增，严重时造成河道阻塞。如果地表受过污染，则污染物随雨水进入河道。2．运行期影响任何工业建设项目都有其特殊性，所以，必须针对具体项目开展深入细微的工程分析才能全面而有重点地识别出具体影响。(1)石油炼制工业：一个炼油厂有四种主要操作：分离、转化、精制和调和。84精选2021版课件废水主要来自：①含油废水主要来自油罐区和操作区的雨水、油罐排水、冷却水排污、冲洗和清洗水及原油脱盐等场所和工序；②苯酚、苯和有机酸等有机物以及硫化铵、金属盐、无机盐等无机物来自汽提、原油裂解、洗涤、油的化学处理、原油脱盐、催化裂解等工艺过程；③高温水(非污染水)来自锅炉排污、冷却水排放等。炼油厂用水量和废水排放量都很大。85精选2021版课件(2)钢铁工业：铁和钢制造—一般有六种操作：①焦炭制造和副产品回收；②铁矿石制备；③高炉炼铁；④转炉、电炉或平炉炼钢；⑤铸、轧机操作：⑥精整操作。86精选2021版课件废水主要来源如下：a．焦炭生产和副产品回收过程的工艺用水和冷却水如熄焦废水、酸洗废水和氨蒸馏废液中含高浓度酚、氰化物、硫氰酸盐和硫化物、氯化物；b．高炉炼铁的废水主要由排气洗涤和高炉炉渣用水淬熄时排出的；c．铸造和轧机操作主要排大量冷却水(一般循环回用)，轧机操作中产生的含铁碎屑和油滴的废水；d．精整操作采用酸、碱浸渍去除锈和磷皮将排出含铁盐的酸性废水，含皂化油的碱性废水等。87精选2021版课件(3)铝和有色金属生产①制铝工业是以铝矾土为原料采用电解还原法生产金属铝。与钢铁工业比较制铝业排放的废水量较少，主要是含铝酸钠或氟化钙的废碱液；其他为锅炉排污、冷却塔排污等的废水。②铜的生产用铜矿石作原料。铜矿石被破碎后湿磨成为细矿浆再加入浮选剂，浮渣层用去炼钢；沉渣送去尾矿场，尾矿中的浮选剂(或浸取剂)如管理不善，会对水体造成污染。炼铜和铜精炼过程排放少量工艺废水含低浓度铜、砷、锑、铅等重金属。88精选2021版课件(4)化学工业：包含的门类很多，排放的废水中含各种有机和无机污染物，有些属于危险性污染物。①无机化工产品制造业，如硫酸、盐酸、硝酸、烧碱、纯碱(苏打)、氯气、磷肥、铬酸盐、碳铵等。废水中含酸、碱类物质和合成过程的产物和副产物。②有机化工与石油化工有密切关系，生产过程中除使用有机原料外还需各种无机原料(如三酸二碱)。废水来源主要有：产品和副产品洗涤；冷却塔和锅炉排污、蒸汽凝结水等；溢漏、容器清洗、地面冲洗；雨水和场地冲洗水。许多浓度低、危害性大的污染物必须在工程分析中通过仔细调查弄清楚，必要时需进行专题监测。89精选2021版课件(5)食品工业：将农产品加工成消费者能食用的食品，要经过一系列过程，例如精制、防腐、产品改性、储存和输运、包装或罐制造。食品工业中大宗生产的是肉类和肉制品、鱼类加工；奶及奶制品；谷类碾磨、输运和食品制造；水果和蔬菜加工以及罐头制造等。食品工业排放大量含可降解有机物(BOD)的废水，废水中还含较高浓度的悬浮物，可溶性固体和油脂以及各种有机和无机添加剂。在有机物中含氮有机物浓度较高；氨氮和磷等营养物浓度也较高。90精选2021版课件(6)制浆和造纸业：纸浆生产和造纸过程排放的废水是重要水污染源。制浆厂包括草类或木材原料处理、碱法或酸法蒸煮过程、打浆洗涤、增浓、漂白和碱回收等工序。造纸厂包括浆料处理、造纸机运转、转性和润饰等工序。排放的废水分为制浆废水和造纸废水两类。制浆过程排放的废水中含有高浓度的木质素、糖类和半纤维素等有机污染物；在漂白过程中漂白剂与有机物产生多种多样具有致癌性的氯代有机物；造纸过程中产生大量含微细纤维素(悬浮物)的废水(白水)。91精选2021版课件二、水利工程水利工程包括开辟航道、疏浚、堤坝加固、水库建设与水电工程。①开辟航道工程主要影响是清除航道中树木和淤积物妨碍航行和改变水流流态产生易受侵蚀的底质和不稳定河床；船舶通航使水变混，减少光线透人深度，改变水生生物的结构，使耐污性生物量增加，水生生物生产力降低，船舶通航还造成水体污染。②灌溉工程是用人工控制方法把水施于农作物，促其生长。这类工程的影响是从河流和湖泊中取走大量的水使河流流量减小，灌溉回流水对河流可能造成污染。92精选2021版课件③小型水库的影响面较广，会影响栖息地的物种多样性，蓄水引起底层溶解氧缺乏，季节性温度分层、沉积和潜在性富营养化等水质变化。④大型水库和水电工程建设对水库内和上下游的水质和水量及生态影响包括：A．水库内水质发生季节性变化；B．均匀地减少下游进入河口的流量，可能引起盐水入侵；C．降低下游河段自净能力；D．蒸发量加大，减少下游河水流量；E．妨碍回游性鱼类的生长、繁殖；F．促进库内水草和浮水植物的生长；G．可能减少输人下游土地的营养物量。93精选2021版课件三、农业和畜牧业开发其主要影响是由土地利用方式的改变或土地过度利用造成的。主要影响是：①农业过量施用化肥和农药，污水灌溉等造成对地表水体的非点源污染；②禽畜饲养业开发产生大量粪便废水污染地表水体；③过度的放牧引起草地退化，土壤侵蚀，影响水质和造成荒漠化等。94精选2021版课件四、矿业开发矿业属于自然资源开采和粗加工，对水生生态和水质、水量均有影响。①水力开采作业(如淘金)改变河床结构，尾矿的排放造成淤积和水土流失，使水质恶化，也使水生生境剧烈改变，导致水生生物种群量下降乃至灭绝。②尾矿堆积和河流污染造成土壤污染、侵蚀并使农作物、牲畜受害。95精选2021版课件五、城市污水处理厂和垃圾填埋场1．污水处理厂①施工期的影响主要是改变地貌、河流和天然渠道的流向，可能引起土壤侵蚀、河渠的淤积或冲刷。②运行期排水可能提高河道的BOD、悬浮物和磷、氮浓度。如污水厂除磷、脱氮措施，则排入湖、库会引起富营养化。2．垃圾填埋场①暴雨径流夹带填埋场表面的大量污染物可能溢入水体造成污染；②填埋场的渗滤液通过侧向渗入河道；③如果地下水与地表水有补给关系，则受渗滤液污染的地下水可能进污染地表水。96精选2021版课件第六节地表水环境影响预测和评价水环境影响评价是从环境保护的目标出发，采用适当的评价手段，确定拟议开发行动或建设项目排放的主要污染物对水环境可能带来的影响范围和程度，提出避免、消除和减轻负面影响的对策，为开发行动或建设项目方案的优化决策提供依据。97精选2021版课件一、工作程序、评价等级和评价标准1．技术工作程序地表水环境影响评价的技术工作程序可分为四个阶段（见图）：第一阶段：了解工程设计、现场踏勘、了解环境法规和标准的规定、确定评价级别和评价范围、编制环境影响评价工作大纲，在这阶段还要做些环境现状调查和工程分析方面的工作；第二阶段：详细开展水环境现状调查和监测，做仔细的工程分析，在此基础上评价水环境现状；98精选2021版课件第三阶段：根据水环境排放源特征，选择或建立和验证水质模型，预测拟议行动对水体的污染影响，并对影响的意义及其重大性作出评价，并且研究相应的污染防范对策；第四阶段：提出污染防治和水体保护对策，总结工作成果，完成报告书，为项目监测和事后评价作准备。99精选2021版课件2．评价等级的划分

《环境影响评价技术导则—地面水环境》(HJ／T2.3—93)，根据拟建项目排放的废水量、废水组分复杂程度、废水中污染物迁移、转化和衰减变化特点以及受纳水体规模和类别，将地表水环境影响评价分为三级。不同级别的评价工作要求不同，一级评价项目要求最高，二级次之，三级较低。100精选2021版课件河流、湖泊/水库和河口的评价分级判据（1）101精选2021版课件河流、湖泊/水库和河口的评价分级判据（2）102精选2021版课件海湾影响评价分级判据103精选2021版课件污水水质复杂程度的划分按污水中拟预测的污染物类型以及某类污染物中水质参数的多少划分为三类：复杂：污染物类型数≥3，或者只有两类污染物，但需预测其浓度的水质参数数目≥10。中等：污染物类型数＝2，且需预测其浓度的水质参考数目＜10；或者只需预测一种污染物，但需预测其浓度的水质参数数目≥7。简单：污染物类型数＝1，需预测浓度的水质参数数目＜7。104精选2021版课件污染物类型根据污染物在水环境中输移、衰减特点以及它们的预测模型，将污染物分为四类：持久性污染物（其中还包括在水环境中难降解、毒性大、易长期积累的有毒物质）非持久性污染物酸和碱（以pH表征）热（以温度表征）105精选2021版课件地表水域规模的划分（1）河流与河口，按建设项目排污口附件河段的多年评价流量或平水期平均流量划分：大河：≥150m3/s中河：15~150m3/s大河：<15m3/s106精选2021版课件地表水域规模的划分（2）湖泊和水库，按枯水期或水库的平均水深以及水面面积划分：当平均水深<10m时：大湖（水库）：≥50km2；中湖（水库）：5～50km2；小湖（水库）：<5km2当平均水深≥10m时：大湖（水库）：≥25km2；中湖（水库）：2.5～25km2；小湖（水库）：<2.5km2

107精选2021版课件3．评价标准河流、湖泊等地表水环境影响评价的主要依据是国家的有关法规和标准。(1)《地面水环境质量标准》(GHZB1-1999)把水域功能分为五类：Ⅰ类：主要适用于源头水、国家自然保护区Ⅱ类：主要适用于集中式生活饮用水水源地、一级保护区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场等Ⅲ类：主要适用于集中式生活饮用水水源地、二级保护区、一般鱼类保护区及游泳区Ⅳ类：主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区Ⅴ类：主要适用于农业用水区及一般景观要求水域同一水域兼有多类功能的，依最高功能划分类别。有季节性功能的，可分季划分类别。这五类水域的水质参数共规定30项。108精选2021版课件(2)《工业企业设计卫生标准》(TJ36—79)：对于GHZB1—1999中未规定的污染物(参数)，应按此标准中“地面水中有害物质最高允许浓度”的要求执行。如果该标准也没有，则经过论证后可采用ISO国际标准化组织颁布的标准或外国标准。(3)《污水综合排放标准》(GB8978—1996)：在进行项目的工程分析时，常用到污水综合排放标准，本标准适用于现有单位水污染物排放管理，以及建设项目的环境影响评价、建设项目环境保护设施设计、竣工验收及其投产后的排放管理。109精选2021版课件二、工程分析、环境调查和水质现状评价1、工程分析和影响识别向水体排放污染物的建设项目可按一般的要求和做法进行工程分析；必要时需作类比项目调查。由于划分水环境影响评价等级的判据较复杂，一般要做一定深度的工程分析工作后才能确定判据。在工程分析中除了要识别出对水环境造成污染的因子外，还要识别对水体水量和底部沉积物以及水生生物有影响的因子。当然，污染因子（参数）也会对水生生物和沉积物产生影响。110精选2021版课件(1)项目特征与地表水水量和水质的关系①项目的类型与其影响的直接联系：分析范围：项目的建设期和运行期的作业情况。分析的重点：水的利用、废水回用与处理及其引起周围水体水量与水质改变的情况。是否可通过清洁生产审计减少耗水量和降低水的污染程度。②项目所在位置与水体所受影响的联系：包括项目建设所需时间以及建设期的工程活动引起的影响。111精选2021版课件③识别位于特殊地点的拟建项目的要求：例如与洪水控制、该区域后续的工业开发、经济发展和许多其他需要相关联的影响。④考虑拟建项目各项因素：包括选址、生产工艺、施工过程都应是多方案备选的，故应对每个方案进行具体的工程分析，识别其影响，以进一步通过每个方案的预测并作出评价。112精选2021版课件(2)评价因子的筛选评价因子的筛选，应根据评价项目的特点和当地水环境污染特点而定。一般是依据拟建项目性质主要考虑：①城市和各工业部门通常排放的水污染物；②按等标排放量Pi值大小排序，选择排位在前的因子，但对那些毒害性大、持久性的污染物如重金属、苯并[α]芘等应慎重研究再决定取舍；③在受项目影响的水体中已造成严重污染的污染物或已无负荷容量的污染物；④经环境调查已经超标或接近超标的污染物；⑤地方环保部门要求预测的敏感污染物。113精选2021版课件2．评价水域的污染源调查和评价受纳或受到拟建项目影响的水体可能已受到其他污染源的污染，在开展拟建项目评价前应掌握评价水域受纳已有污染源排放的污染物种类及数量，作为估计拟建项目对水域污染的分担率以及评价工作依据。其他污染源包括各种点源和非点源，可通过收集资料和实际监测、调查取得其排放量。114精选2021版课件3．地表水水质监测调查水质监测的目的是掌握拟建项目周围地表水水体的水质现状，获取水质的基线条件，也即获取评价因子（水质参数）的基线值。应该尽量收集和利用地方监测部门历史上积累的关于被测水体的数据和信息，因这些信息能反映水质变化的某种规律性。

还应了解水体的水文参数及水体开发利用现状（城市、工业、农业、渔业等各类用水的时间和地点等）以及各类废水（包括点源、非点源）排放情况，并且掌握水体或水域的现状功能和规划功能。115精选2021版课件确定河流与湖、库水质影响评价的监测范围应考虑以下因素。(1)必须包括建设项目对地面水环境影响比较明显的区域，在一般情况下应考虑到污染物排入水体后可能超标的范围。调查结果应能全面反映与地表水有关的基本环境状况，并能充分满足环境影响预测的要求。(2)各类水域的环境监测范围，可根据污水排放量与水域规模，参考水环境影响评价的规定确定。(3)如下游河段附近有敏感区(如水库、水源地、旅游区等)，则监测范围应延长到敏感区上游边界以满足全面预测地表水环境影响的需要。116精选2021版课件4．水质现状评价水质现状评价常采用指数法。(1)评价标准：地面水的评价标准应采用国家标准或相应地方标准；国内尚无标准规定的水质参数可参考国外标准或采用经主管部门批准的临时标准。评价区内不同功能的水域应采用不同类别的水质标准。117精选2021版课件(2)水质参数的取值：按理用于评价的水质参数应是经过统计检验、剔除了离群值后，K个监测数据平均值（必要时应考虑方差）。在实际工作中，往往监测数据样本量较小，难以利用统计检验剔除离群值，这时，如果数据集的数值变化幅度甚大，应考虑高值的影响，宜取平均值与最大值的均方根作评价参数值，即式中：ρi—i参数的评价浓度值；

ρik—i参数监测数据(共k个)的平均值；

ρimax—i参数监测数据集中的最大值。118精选2021版课件(3)单项水质参数评价：采用标准型指数单元：

由于溶解氧和pH与其他水质参数的性质不同需采用不同的指数单元。①溶解氧的标准型指数单元：119精选2021版课件式中：IDOj—j点的溶解氧浓度标准型指数单元；

ρDOf—饱和溶解氧的浓度；

ρDOj—j点的溶解氧浓度；

ρDOs—溶解氧的评价标准。②pH的标准型指数单元：120精选2021版课件式中：IpH,j—j点的pH标准指数单元；

pHj—j点的pH监测值；

pHsd—评价标准中规定的pH下限；

pHsu—评价标准中规定的pH上限。水质参数的标准型指数单元大于“1”，表明该水质参数超过了规定的水质标准，已经不能满足使用功能的要求。121精选2021版课件(4)多项水质参数综合评价法：根据水体水质数据的统计特点选用以下指数。①幂指数法②加权平均法122精选2021版课件

③向量模法④算术平均法

式中：Ij—j点的综合评价指数；

Wj—水质参数i的权值；

Ii—水质参数i的指数单元；

m—水质参数的个数；

Iij—污染物(水质参数)i在j点的水质指数。123精选2021版课件以上各种指数中，幂指数法适于各水质参数标准指数单元相差较大的场合；加权平均法一般用在的水质参数的标准指数单元相差不大的情况，向量模法用于突出污染最重的水质参数的影响。124精选2021版课件三、地表水环境影响预测1．预测条件的确定(1)预测范围：由于地表水水文条件的特点，其预测范围与已确定的评价范围相一致。(2)预测点的确定：为了全面反映拟建项目对该范围内地表水环境影响，一般选以下地点为预测点。①已确定的敏感点；②环境现状监测点，以利于进行对照；③水文条件和水质突变处的上、下游，水源地，重要水工建筑物及水文站附近；④在河流混合过程段选择几个代表性断面；⑤排污口下游可能出现超标的点位附近。125精选2021版课件(3)预测时期：地表水预测时期分丰水期、平水期和枯水期三个时期。一般说，枯水期河流自净能力为最小，平水期居中；丰水期自净能力最大。但个别水域因非点源污染严重可能使丰水期的稀释能力变小，水质不如枯、平水期。冰封期是北方河流特有的情况，此时期的自净能力最小。因此，对一、二级评价项目应预测自净能力最小和一般的两个时期环境影响。对于冰封期较长的水域，当其功能为生活饮用水、食品工业用水水源或渔业用水时，还应预测冰封期的环境影响。三级评价或评价时间较短的二级评价可只预测自净能力最小时期的环境影响。126精选2021版课件(4)预测阶段：一般分建设过程、生产运行和服务期满后三个阶段。所有拟建项目均应预测生产运行阶段对地表水体的影响，并按正常排污和不正常排污（包括事故）两种情况进行预测。建设过程超过一年的大型建设项目，如产生流失物较多、且受纳水体要求水质级别较高（在Ⅲ类以上）时，应进行建设阶段环境影响预测。个别建设项目还应根据其性质、评价等级、水环境特点以及当地的环保要求预测服务期满后对水体的环境影响（如矿山开发、垃圾填埋场等）。127精选2021版课件2．预测方法的选择预测建设项目对水环境的影响，应尽量利用成熟、简便并能满足评价精度和深度要求的方法。

(1)定性分析法：有专业判断法和类比调查法两种：①专业判断法是根据专家经验推断建设项目对水环境的影响。运用专家判断法（如特尔斐法）有助于更好发挥专家的专长和经验。②类比调查法是参照现有相似工程对水体的影响，来推测拟建项目对水环境的影响。定性分析法具有省时、省力、耗资少等优点，并且在某种情况下也可给出明确的结论。128精选2021版课件(2)定量预测法：指应用物理模型和数学模型预测。应用水质数学模型进行预测是最常用的。3.污染源和水体的简化(1)污染源的简化：拟建项目排放废水的形式、排污口数量和排放规律是复杂多样的，在应用水质模型进行预测前常需将污染源简化(概化)。①排放形式的简化：排放形式分点源和非点源两种，但以下情况可简化为均布的非点源：A．无组织排放和均布排放源(如垃圾填埋场及农田)；B．排放口很多且间距较近，最远两排污口间距小于预测河段或湖(库)岸边长度的1／5时。129精选2021版课件②排入河流的两排放口距离较近，可简化为一个，其位置假设在两者之间，其排放量为两者之和；③排入小型湖（库）的两排放口间距较近时，可简化为一个，其位置假设在两者之间，其排放量为两者之和。④当两个或多个排放口间距或面源范围小于沿方向差分网格的步长时，可简化为一个，否则，应分别单独考虑。以上所提排放口远近的判别可按：两排污口距离小于或等于预测河段长度1/20为近；两排污口距离大于预测距离的1/5为远。130精选2021版课件(2)地表水环境简化：满足精度要求的基础上，对水体边界形状进行规则化，对水文、水力要素做适当的简化，可以用比较简单的方法达到预测的目的。河流的简化：